化学変化と原子・分子の問題

銅とマグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。

実験 1: 銅の粉末 $0.80\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅はすべて酸化銅になり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。また、マグネシウムの粉末 $0.60\text{g}$ を同じように加熱したところ、マグネシウムはすべて酸化マグネシウムになり、皿の上の物質の質量は $1.00\text{g}$ になった。

実験 2: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $2.10\text{g}$ を、実験 1 と同じように質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、銅とマグネシウムはすべて酸化され、皿の上の物質の質量は $3.00\text{g}$ になった。

実験 2 で使った混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。ただし、加熱によって質量が増えたのは、銅やマグネシウムが空気中の酸素と結びついたためだけであり、銅とマグネシウムはおたがいに反応しないものとする。

酸化銀と銅を使って、次の実験を行った。どの実験でも、加熱は質量が変化しなくなるまでくり返し行った。

実験 1: 酸化銀 $5.80\text{g}$ を空気中で加熱すると、酸化銀はすべて銀と酸素に分解し、残った銀の質量は $5.40\text{g}$ であった。

実験 2: 銅の粉末 $1.60\text{g}$ を空気中で加熱すると、銅はすべて空気中の酸素と結びついて酸化銅になり、その質量は $2.00\text{g}$ であった。

実験 3: 酸化銀の粉末と銅の粉末をよく混ぜた混合物 $8.20\text{g}$ をステンレス皿にうすく広げ、空気中で加熱した。酸化銀はすべて銀に、銅はすべて酸化銅になり、加熱後の皿の上の固体の質量は $8.40\text{g}$ であった。

ただし、銀は空気中の酸素と結びつかず、酸化銀から出た酸素はすべて空気中に出ていくものとする。また、加熱によって皿の上から固体が失われることはないものとする。実験 3 の混合物にふくまれていた銅の質量は何 g ですか。

マグネシウムの粉末を空気中で加熱する実験を行った。

実験 1: マグネシウムの粉末 $1.5\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、皿の上の物質（酸化マグネシウム）の質量は $2.5\text{g}$ になった。

実験 2: 別のマグネシウムの粉末 $2.4\text{g}$ をステンレス皿にのせて加熱したが、途中で加熱をやめたところ、皿の上の物質の質量は $3.6\text{g}$ であった。

実験 2 で、酸素と結びつかずに残っているマグネシウムは何 g ですか。

ただし、マグネシウムは空気中の酸素とだけ結びつき、マグネシウムと酸素は、つねに実験 1 で求められる一定の質量の比で結びつくものとします。また、皿の質量は変化しないものとし、皿の上の物質の質量には皿の質量をふくめないものとします。

銅とマグネシウムの粉末を使って、次の実験を行った。ただし、加熱によって銅は酸素と結びついて酸化銅だけになり、マグネシウムは酸素と結びついて酸化マグネシウムだけになるものとする。また、銅とマグネシウムはそれぞれ酸素とだけ結びつき、銅とマグネシウムが結びつく酸素の質量はたがいに影響しないものとする。

実験 1: 銅の粉末 $1.20\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $1.50\text{g}$ になった。

実験 2: マグネシウムの粉末 $0.90\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $1.50\text{g}$ になった。

実験 3: 銅の粉末とマグネシウムの粉末をよく混ぜた混合物 $3.80\text{g}$ をステンレス皿にのせ、質量が変化しなくなるまでくり返し加熱したところ、加熱後の物質の質量は $5.50\text{g}$ になった。

実験 3 の混合物 $3.80\text{g}$ にふくまれていたマグネシウムの質量は何 g ですか。

酸化銅を水素の中で加熱すると、酸化銅は水素によって還元されて銅になり、水ができる。この反応を使って、次の実験を行った。ただし、できた水はすべて気体となって外に出ていき、加熱した皿の上には固体だけが残るものとする。

実験 1: 酸化銅 $2.50\text{g}$ を水素の中で、質量が変化しなくなるまで十分に加熱したところ、酸化銅はすべて銅になり、残った銅の質量は $2.00\text{g}$ であった。

実験 2: 銅の粉末と酸化銅の粉末がまざった混合物 $5.00\text{g}$ を、実験 1 と同じように水素の中で質量が変化しなくなるまで十分に加熱したところ、酸化銅はすべて銅になり、残った銅の質量は $4.40\text{g}$ であった。

実験 2 の混合物 $5.00\text{g}$ にふくまれていた銅（はじめから銅であったもの）の質量は何 g ですか。ただし、はじめから混合物にふくまれていた銅は、水素の中で加熱しても変化しないものとする。